Día Mundial del Agua: agua, cambio climático… e isótopos

La agricultura consume el 70% del agua dulce total del mundo, a través del riego para la producción de alimentos. Sin embargo, menos de la mitad de esa agua se usa de manera eficiente, ya que el resto se desperdicia por evaporación, drenaje profundo y corrientes. Esta agua, ya sea de lluvia o riego, transporta nutrientes, pesticidas y productos químicos a los recursos de agua subterránea y superficial, y si no existe un buen manejo agrícola, puede impactar negativamente sobre su calidad.

Las técnicas isotópicas y nucleares contribuyen a optimizar la gestión del suelo y del riego al mejorar las prácticas y la eficiencia del uso del agua. Estas técnicas son clave para la gestión del agua agrícola, ya que los isótopos (oxígeno-18 y deuterio) ayudan a determinar el origen y movimiento del agua en plantas y suelos.

Por ejemplo, los científicos pueden medir con isótopos cuánta agua utiliza y “transpira” una planta o cuánta se evapora del suelo. Con esta información se pueden desarrollar estrategias para mejorar la producción de cultivos, reducir pérdidas de agua y prevenir la degradación de la tierra, del agua y del ecosistema.

Para Chile, al igual que para el resto del mundo, esto es un tema de preocupación. Por eso, en el marco del Acuerdo Regional de Cooperación para la Promoción de la Ciencia y Tecnología Nucleares en América Latina y el Caribe (ARCAL), el área de Agricultura de la Comisión Chilena de Energía Nuclear (CCHEN), junto a la Facultad de Agronomía de la Universidad de Chile, participa en el proyecto regional denominado “Mejora en la eficiencia en el uso del agua asociada a estrategias de adaptación y mitigación al cambio climático en la agricultura” (RLA5077).

Parte de las tareas de los 15 países participantes de esta iniciativa se relaciona con el tratamiento de muestras vegetales y de suelo, para analizar el uso eficiente de fertilizantes, mediante la técnica de dilución isotópica del nitrógeno-15. En esta etapa del proyecto se está evaluando el uso eficiente de agua, tema clave en la producción de cultivos, donde los isótopos O-18 y H-2 permiten determinar la evapotranspiración del sistema suelo-planta.

Asimismo, se analiza el avance del crecimiento de cultivos, mediante AquaCrop, un modelo desarrollado por la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO), para evaluar la eficiencia del sistema en relación al agua, a través de su productividad o del rendimiento que se produce por unidad de agua evapotranspirada.

¿Qué son los isótopos estables y cómo pueden rastrear el agua?

Los isótopos son formas de átomos que tienen las mismas propiedades químicas, pero diferente peso molecular. Los isótopos estables no son radiactivos, por lo que no emiten radiación, pero dadas sus propiedades únicas, son utilizados en diversas aplicaciones, incluida la hidrología y gestión del agua agrícola. Los isótopos estables de hidrógeno y oxígeno han ayudado a registrar la temperatura y el clima de la Tierra durante miles de años, mediante el uso de núcleos de hielo.

Así, las cantidades de isótopos estables naturales de agua y otras sustancias se utilizan para rastrear el origen, historia, fuentes, sumideros e interacciones en la dinámica del agua.